應(yīng)用真空斷路器改造少油斷路器工程的方案

1、應(yīng)用真空斷路器改造少油斷路器工程方案作者：北京中儀來(lái)源：httP：/1.概述我國(guó)10kV（ 6kV）供配電網(wǎng)中仍有少油斷路器在運(yùn)行，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 及用戶對(duì)供電可靠性提出更高的要求，這部分開(kāi)關(guān)柜均面臨著技術(shù)改造。其改造 方案可分為兩類；一是開(kāi)關(guān)柜的整體更新；二是保留開(kāi)關(guān)柜的柜體，僅對(duì)內(nèi)部電氣 設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代。第一種方案其投資大、改造工作量大、停電時(shí)間長(zhǎng)，比較適 合變電站的異地改造。而第二種方案具有投資少、改造工作量小、停電時(shí)間短等 優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。因真空斷路器具有使用壽命長(zhǎng)、可頻繁操作、開(kāi)斷能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù) 工作量少等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)少油開(kāi)關(guān)柜改造中應(yīng)作為首選開(kāi)關(guān)。對(duì)各變電站的少油開(kāi)

2、關(guān)進(jìn)行分期實(shí)施技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)油化。采用真空斷路器整體替代原 由的少油開(kāi)關(guān)，均采取保留柜體的技術(shù)改造方案，并對(duì)柜內(nèi)其他電氣設(shè)備根據(jù)其 技術(shù)性能及投資情況，進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品換代和技術(shù)升級(jí)，同時(shí)對(duì)變電站的開(kāi)關(guān)柜 柜體進(jìn)行整體整理和噴漆，以提高10kV（6kV）開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電氣設(shè)備技術(shù)水平， 也使開(kāi)關(guān)柜外觀也煥然一新。即節(jié)約了技術(shù)改造費(fèi)用，又減少因改造停電影響生 產(chǎn)的時(shí)間，是今后開(kāi)關(guān)柜實(shí)施技術(shù)改造應(yīng)推廣的實(shí)用技術(shù)方案。2. 真空斷路器特點(diǎn)真空斷路器在開(kāi)斷電流時(shí)，兩觸頭間就要產(chǎn)生電弧，電弧的溫度很高，能使 觸頭材料蒸發(fā)，在兩觸頭間形成很多金屬蒸汽。由于觸頭周?chē)恰罢婵铡钡?，?有很少氣體分子，所

3、以金屬蒸汽很快就跑向圍在觸頭周?chē)钠帘握稚希灾略陔娏鬟^(guò)零后極短的時(shí)間內(nèi)（幾微秒）觸頭間隙就恢復(fù)了原有的高“真空”狀態(tài)。因 此真空斷路器的滅弧能力要比少油斷路器優(yōu)越得多。故真空斷路器具有如下特點(diǎn):八、 在真空中熄弧，電弧和熾熱氣體不外露，不飛濺到其它物體上。 由于真空中耐壓強(qiáng)度高，觸頭之間距離大大縮短，相應(yīng)的動(dòng)作行程也短的 多，動(dòng)導(dǎo)桿的慣性小，適用于頻繁操作。 由于真空斷路器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有，熄弧時(shí)間短、弧壓低、電弧能量小、 觸頭損耗小，開(kāi)斷次數(shù)多。 操作機(jī)構(gòu)小且重量輕，控制功率小，沒(méi)有火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)，故安全可靠。 觸頭密封在真空中，不會(huì)因受潮氣、灰塵及有害氣體等影響而降低其技術(shù) 性能。 真

4、空斷路器在遮斷短路電流時(shí)，待故障排除后，無(wú)需檢修真空斷路器即可 投入運(yùn)行。上述特點(diǎn)在保證生產(chǎn)的連續(xù)性，提高作業(yè)率及安全可靠等方面，是其它斷路 器所不能比的，所以真空斷路器成為中壓領(lǐng)域（6kV10kV）中競(jìng)爭(zhēng)能力最強(qiáng)的 開(kāi)關(guān)。至今我國(guó)已有幾十家生產(chǎn)真空斷路器的專業(yè)廠，部分專業(yè)廠引進(jìn)國(guó)外專利技術(shù)及生產(chǎn)線，使我國(guó)真空斷路器制造技術(shù)向國(guó)際先進(jìn)水平及標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，部分產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際水準(zhǔn)。3. 真空斷路器操作過(guò)電壓抑制真空斷路器的創(chuàng)操作過(guò)電壓直接威脅著電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，必須采取相應(yīng)的對(duì)策抑制真空斷路器的操作過(guò)電壓。結(jié)合萊鋼十幾年來(lái)真空斷路器的應(yīng)用實(shí) 踐，筆者認(rèn)為抑制真空斷路器的操作過(guò)電壓?jiǎn)栴}，應(yīng)從兩個(gè)方面

5、開(kāi)展工作；一是真空斷路器的設(shè)計(jì)選型，因我國(guó)生產(chǎn)真空斷路器的企業(yè)有幾十家，即使是同一系列的產(chǎn)品也有多家生產(chǎn)，各生產(chǎn)廠的技術(shù)裝備水平各異，有引進(jìn)國(guó)外專利技術(shù)生 產(chǎn)的，也有引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)線生產(chǎn)的，也有和國(guó)外公司合作生產(chǎn)的。所以在真空斷 路器的設(shè)計(jì)選型中，應(yīng)結(jié)合我國(guó)真空斷路器生產(chǎn)行業(yè)這一實(shí)際狀況，應(yīng)首選技術(shù) 裝備先進(jìn)，檢測(cè)手段完善的生產(chǎn)企業(yè)，選用的產(chǎn)品系列應(yīng)是具有多年實(shí)際運(yùn)行實(shí) 踐的主導(dǎo)產(chǎn)品。以致使所選用的產(chǎn)品具有低的截流值， 以減少操作中產(chǎn)生截流過(guò) 電壓。其二是必須同步設(shè)計(jì)操作過(guò)電壓吸收裝置，我國(guó)目前廣泛采用的過(guò)電壓吸收裝置可分為兩類，即RC（電阻、電容器組合式）和氧化鋅壓敏電阻兩種形式。 在對(duì)老式開(kāi)

6、關(guān)柜改造中應(yīng)首選氧化鋅壓敏電阻方式，因此方式體積小、便于安裝，維護(hù)工作量小。氧化鋅壓敏電阻具有抑制過(guò)電壓能力強(qiáng)、殘壓低、對(duì)浪涌響應(yīng)快、具有伏安 特性對(duì)稱，在任何波形的正負(fù)極性浪涌電壓均能充分吸收，并具有通流容量大， 放電后無(wú)續(xù)流等優(yōu)點(diǎn)，且其體積小便于安裝而得到廣泛的用于抑制真空短路器的 操作過(guò)電壓。氧化鋅壓敏電阻是以氧化鋅為主體，與微量的氧化鉍、氧化銻、氧化鉆、氧化錳等經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)制成的多晶體陶瓷非線性元件，氧化鋅晶體是低阻（110Q /cm）的N型半導(dǎo)體，境界層是高阻（1010Q/cm）的P型半導(dǎo)體，在正常電壓 下（低電場(chǎng)強(qiáng)度）境界面呈高阻狀態(tài)，只有小的泄露電流流過(guò)，而在高電壓（高 電場(chǎng)強(qiáng)度

7、）時(shí)境界面電阻率會(huì)突然下降，呈低阻狀態(tài)，并具有雙向穩(wěn)壓管的伏安 特性。氧化鋅壓敏電阻的參數(shù)選擇如下：標(biāo)稱電壓；其標(biāo)稱電壓應(yīng)大于使用回路中的最大工頻電壓的幅值（ Umax， 且應(yīng)考慮標(biāo)稱電壓允許下降10%勺因素，其計(jì)算公式為：醜輕軋/（1-W%）殘壓UIA;氧化鋅壓敏電阻的殘壓值應(yīng)低于負(fù)載的試驗(yàn)電壓，通流容量一般應(yīng)選擇大于或等于100A,故殘壓值計(jì)算公式為:式中：K1為沖擊系數(shù)，取 K1=1.1;K2為壓敏電阻老化系數(shù)，取 為負(fù)載額定工作電壓。殘壓比；氧化鋅壓敏電阻的殘壓比 m為殘壓UIA與標(biāo)稱電壓即；m=UIA/ U1mA式中：m值越小抑制過(guò)電壓能力越強(qiáng)。氧化鋅壓敏電阻沒(méi)有工放特性，只有 U1

8、mA（標(biāo)稱電壓）特性，K2=1.05;UeU1mA勺比值,日本將其 ZS系列氧化鋅壓敏電阻的U1mAS算為動(dòng)作起始電壓。U1mA特性是氧化鋅壓敏電阻 通過(guò)1mA直流電流時(shí)，壓敏電阻兩端所加的直流電壓。氧化鋅壓敏電阻的一個(gè)重 要的技術(shù)指標(biāo)殘壓（UIA），是壓敏電阻在高電壓峰值作用下，流過(guò)放電流值為 I 時(shí)所測(cè)得的壓敏電阻兩端的電壓。其殘壓 UIA與標(biāo)稱電壓U1mA比稱為殘壓比 m其值越小，其抑制過(guò)電壓能力越強(qiáng)。氧化鋅壓敏電阻的另一個(gè)性能指標(biāo)是通 流容量iT ,氧化鋅壓敏電阻以標(biāo)準(zhǔn)電流波形（10/20卩s），間隔時(shí)間5分鐘沖擊2 次，標(biāo)稱電壓U1mAfi下降小于10%勺最大沖擊電流幅值，成為其通流

9、流量。氧化 鋅壓敏電阻用于抑制真空短路器操作過(guò)電壓，以上三個(gè)技術(shù)性能指標(biāo)是極其重要的，只有參數(shù)選取適當(dāng)，才能有效的抑制真空短路器的操作過(guò)電壓。4. 開(kāi)關(guān)柜改造實(shí)踐4.1. GG-1A開(kāi)關(guān)柜的改造。在對(duì) GG-1A系列高壓開(kāi)關(guān)柜的改造中，因該系列開(kāi)關(guān)柜的外形尺寸為1200mm 1200m材2280mm其采用的少油斷路器大多為 SN10-10/1000-31.5系列，該開(kāi)關(guān)的外形尺寸為840m材790mm 427mm針對(duì)開(kāi)關(guān) 的額定電流及開(kāi)斷電流和外形尺寸，可選用ZN5-10/1250-31.5系列真空斷路器整體替換，該斷路器的外形尺寸為906mm 635mrhC 430mm因兩開(kāi)關(guān)的外形尺寸 和

10、安裝尺寸有差異，故在原柜體距柜底 1200mn處焊兩根50mm 50mm 5mm角鋼， 以作為安裝真空斷路器的支架。在真空斷路器安裝前，應(yīng)對(duì)真空滅弧室作一分鐘 工頻耐壓試驗(yàn)，以檢查其真空度，耐壓值為工頻42kV,在試驗(yàn)中允許有個(gè)別非連 續(xù)的焊光與火星出現(xiàn)。因該系列真空斷路器底部靠滾輪處有四塊安裝彎板，可借助底架下四塊彎板進(jìn)行安裝，彎板底部需用套墊墊平，在擰緊螺栓。因少油斷路器和真空斷路器的引線位置不同，故需重新制作斷路器至上刀閘的硬母線和斷路器至電流互感器的硬母線。調(diào)整斷路器的與操作機(jī)構(gòu)的連桿，用手動(dòng)緩慢分合閘幾次，若無(wú)卡滯，即可用電動(dòng)機(jī)構(gòu)分合閘。因ZN5型真空斷路器本身配有專門(mén)為其設(shè)計(jì)的電磁

11、機(jī)構(gòu)，無(wú)配合不當(dāng)之慮，并且機(jī)構(gòu)容易調(diào)整。4.2. GFC-3A巨改造。對(duì)GFC-3A系列開(kāi)關(guān)柜的改造采用只改造手車(chē)的方案，為保證柜體的一次、二次插頭位置不動(dòng)，故將真空斷路器置于距手車(chē)底部238mm的角鋼上，這樣既保證了真空斷路器上下連接母線的對(duì)地安全距離，又保證手車(chē)的良好的穩(wěn)定性（重心位置較低），推動(dòng)手車(chē)時(shí)沒(méi)有前傾后傾的情況。斷路器的 低位布置還有利于實(shí)現(xiàn)防誤操作的機(jī)械和電氣聯(lián)鎖的安裝，同時(shí)使手動(dòng)分合閘位置避開(kāi)手車(chē)壓把大軸，使手動(dòng)分合閘都十分方便。改造后在保留原有的機(jī)械聯(lián)鎖， 還增加了電氣聯(lián)鎖，在壓把大軸右下部放置限位開(kāi)關(guān)，只要壓把移動(dòng)6mm開(kāi)關(guān)就電動(dòng)分閘（總行程26mm,以防止帶負(fù)荷推入和拉

12、出手車(chē)。用于抑制操作過(guò)電 壓的氧化鋅壓敏電阻安裝于柜體互感器室下部，在互感器室內(nèi)增設(shè)一根角鋼支 架，用于安裝氧化鋅壓敏電阻，用軟連接與互感器下端連接，氧化鋅壓敏電阻下 端要可靠接地。5. 真空斷路器的運(yùn)行維護(hù)5.1.定期測(cè)量斷路器的超行程；真空斷路器的超行程與少油斷路器的超行 程的概念有所不同，少油斷路器的超行程為動(dòng)觸頭插入靜觸頭的深度，而真空斷 路器的超行程為分合閘絕緣拉桿一端觸頭彈簧被壓縮的距離，這個(gè)距離要保持在要求的范圍內(nèi)，觸頭間就有足夠的壓力，就可以保證觸頭接觸良好。真空斷路器 的超行程一般為4m（ +0.5、-1;不同型號(hào)的斷路器有差異），觸頭允許磨損厚度 一般為23mm真空斷路器在

13、分合負(fù)載電流或故障電流過(guò)程中，觸頭不斷磨損， 從而超行程不斷減少，因此，必須定期對(duì)斷路器的超行程進(jìn)行測(cè)量，對(duì)不符合要求的要及時(shí)調(diào)整，以保證觸頭間有足夠第二壓力，以保證其接觸良好。一般真空斷路器每開(kāi)斷2000次或開(kāi)斷短路電流兩次及新投入運(yùn)行3個(gè)月，應(yīng)進(jìn)行一次超行 程測(cè)量。5.2定期檢測(cè)滅弧室的真空度。真空斷路器滅弧室的真空度直接影響到斷路 器的開(kāi)斷能力。一般滅弧室真空度應(yīng)每開(kāi)斷2000次或每年進(jìn)行一次檢測(cè)。檢測(cè)方 法為在真空斷路器動(dòng)靜觸頭在正常開(kāi)距下（13mm,兩觸頭間以不大于12kV/s的 速率升加工頻電壓至42KV穩(wěn)定一分鐘后應(yīng)無(wú)異?，F(xiàn)象。真空斷路器的觸頭磨損已達(dá)到或超出規(guī)定值。 滅弧室真空

14、度已達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求值。5.3滅弧室更換條件。對(duì)使用壽命已到或有異常現(xiàn)象的滅弧室必須更換，其 更換的條件一般為：.25.3.3其機(jī)械操作壽命已達(dá)到規(guī)定值，真空斷路器滅弧室的更換，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí) 行制造廠的具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的技術(shù)要求。6. 結(jié)論采用真空斷路器改造老系列的開(kāi)關(guān)柜的少油斷路器，其技術(shù)是成熟可行的， 并具有投資少、見(jiàn)效快，改造期間停電時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)值得在城網(wǎng)和企 業(yè)電網(wǎng)的技術(shù)改造中推廣應(yīng)用。美國(guó)AVO斷路器試驗(yàn)儀PS-9130美國(guó)AVO斷路器試驗(yàn)儀PS-9130介紹PS-9130 和 PS-9160通用型斷路器測(cè)試儀I自動(dòng)化的測(cè)試I校驗(yàn)傳動(dòng)系I零直流偏移儀器堅(jiān)固耐用

15、，使用方便I直接和抽取式類型的斷路器相連接I完整的時(shí)間/日期系統(tǒng)I顯示讀取方便美國(guó)AVO斷路器試驗(yàn)儀PS-9130儀器說(shuō)明PS-9130和PS-9160系列通用斷路器測(cè)試儀特別設(shè)計(jì)是用來(lái)測(cè)試帶有熱磁或者 固體跳閘裝置的低電壓源斷路器和模殼式斷路器的，他們通過(guò)模擬過(guò)載或者故障 狀態(tài)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。PS-9130和PS-9160都是被一個(gè)PLC-2000邏輯控制模塊來(lái)控制著。這個(gè)微處 理系統(tǒng)會(huì)監(jiān)視輸出，存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)和完成進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。在測(cè)試信息被存儲(chǔ)后， PLC-2000能通過(guò)一個(gè)RS-232打印端口來(lái)打印測(cè)試數(shù)據(jù)。每一個(gè)測(cè)試儀器都是一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)能提供可變的高電流輸出。 每一個(gè)測(cè)試 儀器都能精確

16、的，有效率的安全的去測(cè)試各種斷路器。 獨(dú)特的變壓器和電路設(shè)計(jì) 使儀器測(cè)試功能強(qiáng)大。儀器應(yīng)用在一般的應(yīng)用中，本測(cè)試儀器幾乎能測(cè)試所有由GeneraIElectnc,Westi nghouse, FederaI Pacific Electric, Square D, GouId, ABB,ITE, Sieme ns等這些廠商生產(chǎn)的低電壓模殼式和鐵殼式交流斷路器。PS-9130測(cè)試斷路器額定電流高達(dá)3000A。PS-9160測(cè)試斷路器額定電流高達(dá) 6000A。本儀器堅(jiān)固耐用可靠，并提供三年的保修服務(wù)。本測(cè)試儀器也可以在高電流應(yīng)用中使用，例如完成電流變壓器的繞組比測(cè)試和對(duì) 高電壓斷路器和其他繼電器保護(hù)

17、的一次注入測(cè)試。PS-9130和PS-9160功能，儀器操作方法和操作特性都是相同的。他們之間有 點(diǎn)不同的是他的尺寸，重量和最大輸出電流的能力。特性和優(yōu)點(diǎn)I校驗(yàn)傳動(dòng)系：高電流變壓器和SCR-啟動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用在這個(gè)領(lǐng)域有超過(guò)了 10年了。 這項(xiàng)技術(shù)能確保這個(gè)新的測(cè)試儀器能適應(yīng)最新的測(cè)試要求。I構(gòu)造：本儀器堅(jiān)固耐用可靠，并提供三年的保修服務(wù)。儀器設(shè)計(jì)使他能經(jīng)受 住經(jīng)常運(yùn)輸中的搖動(dòng)和震動(dòng)。I輸出刺穿：這個(gè)刺穿裝置使儀器能直接和抽取類型的斷路器直接相連接。他們都很長(zhǎng)，都能和斷路器進(jìn)行無(wú)阻礙連接。PLC-2000模 塊I完整的時(shí)間/日期系統(tǒng)：這個(gè)完整的時(shí)間/日期系統(tǒng)是由一個(gè)單獨(dú)的電池供 電。在存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果的

18、時(shí)候會(huì)一同儲(chǔ)存測(cè)試的時(shí)間和日期。I顯示讀取方便：一個(gè)大型的顯示屏使不論在光線暗還是光線強(qiáng)的時(shí)候都能輕松 讀取。I高精確度數(shù)字內(nèi)存表：這個(gè)特性使操作者能輕松的讀取瞬時(shí)輸出的值，并且這個(gè)值會(huì)保持到輸出重新啟動(dòng)才會(huì)變化。I圖表顯示：一個(gè)LED顯示屏?xí)暤娘@示輸出電流的曲線圖。I高精確度定時(shí)器：一個(gè)讀取方便的數(shù)字定時(shí)器能以秒讀和周期的方式顯示測(cè)量 用去的時(shí)間。I預(yù)設(shè)初始狀態(tài)：下面這些初始狀態(tài)的設(shè)置使儀器適應(yīng)不同的測(cè)試要求：接點(diǎn)輸出，常開(kāi)/常閉，聲音信號(hào)，斷路器測(cè)試和瞬時(shí)/連續(xù)模式操作的電流鎖定。I最大測(cè)試時(shí)間/電流：預(yù)設(shè)最大測(cè)試時(shí)間和電流能確保儀器和斷路器在測(cè)試 的時(shí)候不被毀壞。I串/并輸出模式：這

19、個(gè)模式使PLC-2OO0寸輸出測(cè)試進(jìn)行恰當(dāng)?shù)挠?jì)算。在測(cè)試瞬時(shí)跳閘的時(shí)候作I抽頭選擇：這個(gè)選項(xiàng)為PLC-2000提供了粗糙的電流控制。I萬(wàn)能電表：在過(guò)電流測(cè)試的時(shí)候作為一個(gè)實(shí)時(shí)電表，為一個(gè)記憶電表。I指示器：下面的一些狀態(tài)顯示使 PS-9130和PS-9160的操作一目了然：熱狀態(tài), 輸出，輸出電源斷路器狀態(tài)，粗糙輸出位置，數(shù)字電表。I RS-232打印端口：通過(guò)這個(gè)端口可以即時(shí)打印或者在使用者方便的時(shí)候打印存 儲(chǔ)在儀器內(nèi)部的測(cè)試數(shù)據(jù)。I自動(dòng)調(diào)整：這個(gè)特性使儀器能具有全自動(dòng)，瞬時(shí)跳閘測(cè)試能力。美國(guó)AVO斷路器試驗(yàn)儀PS-9130儀器規(guī)格輸入因?yàn)镻S-9130和PS-9160系列全世界都在使用用來(lái)測(cè)試低電壓斷路器，所以提供了不同的適合不同輸入電壓和頻率的測(cè)試儀器。輸出輸出電路：測(cè)試儀器的輸出為零到最大電流，其設(shè)置可以通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)來(lái)達(dá) 到。對(duì)高阻抗設(shè)備，可以通過(guò)串聯(lián)輸出來(lái)得到倍數(shù)的輸出電壓。最大電流能否得到取決